Alijäähtynyt vesi

Seuraa 
Viestejä45973
Liittynyt3.9.2015

Nippelikysymys

Mitä on alijäähtynyt vesi?

Minulla on tunne, että se on vettä, jota sataa maan pinnalle ilman lämpötilan ollessa miinuksen puolella.
Olenhan väärässä.
Vai?

Kommentit (14)

Vierailija

Melkein oikein. Nimittäin satavat vesipisarat ovat miinuksen puolella. Lämpötila maanpinnalla voi kyllä olla nollassa tai jopa lievästi plussan puolella.

Vierailija

Meinaako tuo sitä, että pilvessä ja yläilmoissa ilma on lämpimämpää, ettei vesi ole jäätynyt. Vai onko se jäätynyt, mutta matkalla maahan se sulaa?

Vierailija

Snaut kirjoitti:
Melkein oikein. Nimittäin satavat vesipisarat ovat miinuksen puolella. Lämpötila maanpinnalla voi kyllä olla nollassa tai jopa lievästi plussan puolella.

Eikö vesi jääty

Vierailija
markent
Snaut kirjoitti:
Melkein oikein. Nimittäin satavat vesipisarat ovat miinuksen puolella. Lämpötila maanpinnalla voi kyllä olla nollassa tai jopa lievästi plussan puolella.

Eikö vesi jääty

Ei jäädy kunhan olosuhteet ovat otolliset.

Vierailija
markent
Snaut kirjoitti:
Melkein oikein. Nimittäin satavat vesipisarat ovat miinuksen puolella. Lämpötila maanpinnalla voi kyllä olla nollassa tai jopa lievästi plussan puolella.

Eikö vesi jääty


Fysiikka on mielenkiintoista. Nestemäisen veden muuttuminen ilmakehässä kiinteäksi vaatii sekä oikean lämpötilan (alle 0 celsiusta) että jonkin jäätymiskeskuksen tai -ytimen, esim. epäpuhtauksia vesipisarassa. Mikäli sopivaa ydintä ei ole, vesi jäähtyy alle jäätymispisteen muuttamatta kuitenkaan olomuotoaan.

Asiaa ei välttämättä ollenkaan läheltä liipaten todettakoon, että piirun verran yli nollan celsiuksen sijaitsee yksi veden ns. kolmoispisteistä, joissa sen olomuodot ovat tasapainossa. Kolmoispisteessä vesi voi siis esiintyä joko kiinteänä, nesteenä tai kaasuna.

Vierailija

Suunnilleen sama ilmiö esiintyy pakkasesta otetussa kaljapullossa tai pienen lammen pinnassa lievällä pakkasella. Eli vesi on ns. metastabiilissa faasitilassa. Tällöin vesi muuttaa välittömästi olomuotoaan pienestäkin häiriöstä. Lammen pinta vetää välittömästi jäähän kun pienellä tikulla sitä sorkkii tai kaljapullo kun sen aukaisee (hiilihappokuplat aiheuttavat häiriön).

Vierailija

A. Ankka kirjoitti:

Asiaa ei välttämättä ollenkaan läheltä liipaten todettakoon, että piirun verran yli nollan celsiuksen sijaitsee yksi veden ns. kolmoispisteistä, joissa sen olomuodot ovat tasapainossa. Kolmoispisteessä vesi voi siis esiintyä joko kiinteänä, nesteenä tai kaasuna.

Paitsi että kyllähän vähän kovemmallakin pakkasella ilmassa esiintyy jonkin verran kosteutta. Se on kaasumaista vettä.
Snaut kirjoitti:
Suunnilleen sama ilmiö esiintyy pakkasesta otetussa kaljapullossa tai pienen lammen pinnassa lievällä pakkasella. Eli vesi on ns. metastabiilissa faasitilassa. Tällöin vesi muuttaa välittömästi olomuotoaan pienestäkin häiriöstä. Lammen pinta vetää välittömästi jäähän kun pienellä tikulla sitä sorkkii tai kaljapullo kun sen aukaisee (hiilihappokuplat aiheuttavat häiriön).

Paitsi että kaljapullo tai limsapullo ei jäädy vielä pelkästä pullon kallistelusta. Siinä pitää joko paineen tai CO²-pitoisuuden vähän laskea, jolloin nesteen jäätymispiste on korkeampi. Kalja- tai limupullon jäätymisen voi estää lämmittämällä sitä käsissä vähän aikaa. Jos sen päästää jäätymään, sen sulattaminen kestää huomattavasti kauemmin.

Vierailija

Olisin Snautin hanssa hivenen eri mieltä. Kyllä vesipisara jäätyy, jos sen lämpötila on alle +-0C.
”Alijäähtynyt vesi” on mielestäni hieman harhaanjohtava käsite, koska ilmiö syntyy siitä, että ilmakerrokset ovat poikkeuksellisesti kerroksittain niin, että lämpimämpi (sadepilvi) on ylempänä, pakkaskerros alempana maata vasten. Yleensä asia on päivastoin, eli alempana on lämpimämpää.
Koska pakkaskerros maan pinnalla voi olla ohut (vain muutamia kymmeniä metrejä) ei vetenä pilvestä lähtenyt pisara ehdi jäätyä kunnes vasta osuttuaan esim. puun oksaan tai auton tuulilasiin.
Alijäähtynyttä vettä (siis miinusasteista vettä) löytyy esimerkiksi Pohjoisesta Jäämerestä, jossa suolaisuus ja merivirrat mahdollistavat paikoitellen meriveden jäätymättömyyden.

Vierailija
Ertsu
Suunnilleen sama ilmiö esiintyy pakkasesta otetussa kaljapullossa tai pienen lammen pinnassa lievällä pakkasella. Eli vesi on ns. metastabiilissa faasitilassa. Tällöin vesi muuttaa välittömästi olomuotoaan pienestäkin häiriöstä. Lammen pinta vetää välittömästi jäähän kun pienellä tikulla sitä sorkkii tai kaljapullo kun sen aukaisee (hiilihappokuplat aiheuttavat häiriön).

Paitsi että kaljapullo tai limsapullo ei jäädy vielä pelkästä pullon kallistelusta. Siinä pitää joko paineen tai CO²-pitoisuuden vähän laskea, jolloin nesteen jäätymispiste on korkeampi. Kalja- tai limupullon jäätymisen voi estää lämmittämällä sitä käsissä vähän aikaa. Jos sen päästää jäätymään, sen sulattaminen kestää huomattavasti kauemmin.

Paine-ero avaamattoman kaljapullon ja ilmakehän välillä on hyvin pieni, joten paineen lasku ei vaikuta jäätymiseen (voi tarkistaa veden faasidiagrammista). Jäätymisen aiheuttaa nimenomaan aukaisun aiheuttama poreilu, joka häiriönä nesteessä aikaansaa kaljan metastabiilisen faasitilan purkautumisen, eli kalja nukleoituu. Sama koskettaa lammen pintaa. Tuo kädellä lämmittäminen auttaa hyvinki jäätymistä vastaan.

Vierailija

Täytyypä itse korjata omaa virheellistä väittämääni siitä, että vesipisara ei voi jäähtyä alle +-0C:n. Seuraavaa tietoa löysin googlettamalla:

"Jäätävää vesisadetta kutsutaan myös ilmiötä jossain määrin paremmin kuvaavalla termillä, 'alijäähtynyt sade'. Kysehän on nimittäin sateesta, jossa vesipisarat ovat alijäähtyneitä. Veden jäätymispiste on tavallisesti 0° Celsiusta. Sopivissa olosuhteissa vesipisaran lämpötila voi kuitenkin laskea nollan alapuolelle ilman että pisara jäätyy; tällöin veden sanotaan olevan alijäähtynyttä. Osuessaan maan pintaan, autoihin tai vaikkapa sähköjohtoihin alijäähtynyt vesi jäätyy silmänräpäyksessä ja muodostaa joskus paksunkin jääkuoren rakenteiden päälle.

Meillä Suomessa jäätävä sade on yleensä määrältään vähäistä ja ilmiönä paikallinen, mutta esimerkiksi Pohjois-Amerikassa esiintyy lähes joka vuosi tilanteita jossa alijäähtynyttä vettä sataa laajoilla alueilla. Vuonna 1998 Kanadan itäosassa sekä Yhdysvaltain koillisosassa jäi jäätävän sateen vuoksi ilman sähköä jopa kolme miljoonaa ihmistä, vahingot nousivat tuolloin miljardeihin. Alijäähtyneen sateen yhteydessä muodostuva jääkerros voi nimittäin olla niin paksu ja raskas, että se katkoo sähköjohtoja ja puita.

Syntymekanismi:

Ilmakehässä lämpötila tavallisesti laskee ylöspäin noustessa. Tyypillisen poikkeuksen tilanteeseen muodostaa kuitenkin talvisen pakkassään äkillinen lauhtuminen. Tavallisimmillaan tilanne on lännestä tai lounaasta saapuvan lämpimän rintaman yhteydessä, tuolloin maan pinnan lähelle jää yleensä kylmempää ilmaa, kun ylempiin ilmakerroksiin on jo levinnyt lauhempaa ilmaa. Ilmakehään syntyy niin sanottu inversiokerros, eli kerros jossa lämpötila kohoaakin ylöspäin mentäessä. Tällöin lämpötila voi maan pinnalla olla vielä pakkasen puolella, mutta ylempänä, esimerkiksi 0,5 - 1 kilometrin korkeudella, lämpötila onkin plussan puolella. Lauhtumiseen liittyy meillä yleensä lounainen ilmavirtaus ja sen myötä sade ja runsas pilvisyys. Jäätävää sadetta muodostuu, kun pilvestä satavat lumihiutaleet sulavat inversiokerroksessa vesipisaroiksi, ja sittemmin alijäähtyvät maan pinnan lähellä olevassa ilmakerroksessa 0°C alapuolelle. Maan pintaan osuessa pisarat jäätyvät välittömästi."

Vierailija

Kyllähän alijäähtynyttä vettä saadaan aikaiseksi myös vesiastiassa olevaan veteen kun jäähdytys tehdään rittävän "rauhallisesti" Myös esim. metallien jähmettymisessä tapahtuu sama ilmiö ns.dendriitit.

Uusimmat

Suosituimmat